Nhôm là gì? Tính chất, điều chế và ứng dụng trong đời sống

Nhôm là vật liệu phổ biến có trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Vậy Nhôm là gì? Có những tính chất nổi bật gì? Để hiểu rõ hơn về hóa chất này, xin mời bạn đọc tìm hiểu qua bài viết dưới đây. 

1. Tổng quan về nhôm

Nhôm có tên theo tiếng Pháp là Aluminium là một kim loại có màu trắng ánh bạc, mềm và nhẹ. Trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu là Al với số nguyên tử bằng 13.

Nhôm là gì?

Trong tự nhiên, rất khó tìm thấy nhôm ở dạng nguyên chất, chủ yếu kim loại này được tìm thấy ở dạng kết hợp với oxy cùng với các nguyên tố khác hay gọi là hợp kim nhôm. Nó được tìm thấy phía bên trong vỏ trái đất (chiếm khoảng 8%), thường tồn tại trong các hợp chất như đất sét, boxit hay criolit như:

- Trong đất sất sét, nhôm tồn tại dưới dạng Al2O3.2SiO2.2H2O.

- Trong mica: K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O.

- Trong Boxit: Al2O3.nH2O.

- Trong criolit Criolit: 3NaF.AlF3 hay (Na3AlF6).

2. Tính chất lý hóa của nhôm

2.1. Tính chất vật lý

- Trạng thái: Là chất rắn, có màu trắng ánh bạc, mềm và nhẹ, có thể kéo sợi hay dát mỏng nhôm.

- Có độ phản chiếu cao, tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt.

- Thuộc nhóm kim loại không độc, có đặc tính chống mài mòn.

- Nhiệt độ nóng chảy: 660 độ C.

- Khối lượng riêng: 2,7g/cm3.

- Sức bền của nhôm tinh khiết: 7-11 MPa, còn hợp kim nhôm thì độ bền tăng lên từ 200-600 MPa.

2.2. Tính chất hóa học

Kim loại nhôm có những tính chất hóa học cơ bản sau:

- Tác dụng với muối: Trong dãy hoạt động kim loại, nhôm có thể đẩy được những kim loại đứng sau nó ra khỏi dung dịch muối của chúng.

2Al + 3CuSO4 => Al2(SO4)3 + 3Cu

- Tác dụng với phi kim:

+ Trên thực tế, các vật liệu làm từ kim loại nhôm đều có 1 lớp oxit phủ trên toàn bộ bề mặt. Nhôm có thể phản ứng được với oxi trên bề mặt của chúng để tạo ra một lớp màng oxit theo phương trình sau:

2Al + 3O2 => Al2O3

+ Ngoài ra, nó còn tác dụng được một số loại phi kim để tạo ra muối.

2Al + 3Cl2 => 2AlCl3

2Al + 3S => Al2S3

- Tác dụng với nước: Thực tế, nhôm sẽ không phản ứng được với nước bởi chúng sẽ được bảo vệ bởi lớp oxit mỏng. Chỉ khi lớp oxit này bị phá vỡ, nguyên tố nhôm sẽ phản ứng trực tiếp với nước để tạo ra bazơ và khí hydro.

2Al + 6H2O => 2Al(OH)3 + 3H2

- Tác dụng được với oxit của kim loại đứng sau chúng trong dãy hoạt động hóa học:

2Al + 3FeO  => Al2O3 + 3Fe

- Tác dụng với axit: Đối với từng loại axit khác nhau, nhôm sẽ có phản ứng khác nhau. Chẳng hạn như:

2Al + 6HCl => 2AlCl3 + 3H2

2Al + 3H2SO4 => Al2(SO4)3 + 3H2

Al + 4HNO3 => Al(NO3)3 + NO + 2H2O

Al + 6HNO3 => Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

2Al + 6H2SO4 => Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

- Tác dụng với bazơ: Nhôm có thể phản ứng với dung dịch kiềm theo phương trình sau:

Al + NaOH + H2O => NaAlO2 + 1,5 H2

- Phản ứng nhiệt nhôm: Điển hình là giữa nguyên tố oxit sắt III và nhôm diễn ra theo phương trình:

Fe2O3 + 2 Al → 2 Fe + Al2O3

Ngoài ra còn có một số phản ứng hóa học khác gồm:

3Mn3O4 + 8 Al → 4 Al2O3 + 9 Mn

Cr2O3 + 2 Al→ Al2O3 + 2 Cr

3CuO+ 2Al → Al2O3 + 3Cu

8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe

Phản ứng này tỏa nhiệt rất cao, được dùng để điều chế các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao như crom, vonfram,,,,

3. Điều chế nhôm bằng cách nào?

Trong công nghiệp, nhôm được điều chế chủ yếu bằng phương pháp tách nhôm từ quặng boxit có chứa lẫn SiO2 và Fe2O3.

Đầu tiên, cần tách riêng Al2O3 ra khỏi hỗn hợp tạp chất bằng cách cho nguyên liệu phản ứng với dung dịch kiềm. Điện theo dùng bình điện phân để điện phân nóng chảy Al2O3 có mặt criolit Na3AlF6. Để phản ứng này xảy ra, ta cần hạ nhiệt độ nóng chảy từ 2050 độ C xuống 900 độ C nhằm tạo ra nhiều ion ngăn không cho oxi phản ứng với nhôm.

Điều chế nhôm bằng cách nhiệt phân Al2O3

4. Nhôm dùng để làm gì?

Nhôm hiện diện trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta, từ những vật dụng sinh hoạt hằng ngày đến các máy móc, thiết bị,... Một số ứng dụng của nó có thể được kể đến như:

4.1. Trong ngành xây dựng

Nhôm là nguyên liệu được dùng nhiều trong thiết kế xây dựng, chế tạo ra các vật dụng như:

- Vách ngăn, mặt dựng, mái hiên.

- Cửa sổ, cửa lùa, cửa đi chính.

- Khung sườn nhôm,...

Nhôm được ứng dụng trong làm vật liệu xây dựng

4.2. Ngành công nghiệp

Nhôm được sử dụng để làm khung máy, thùng xe tải, thanh tản nhiệt hay là một phần nhỏ trong các máy móc, trang thiết bị để phục vụ cho quá trình sản xuất.

4.2. Hàng tiêu dùng

Với tính chất mỏng nhẹ, mềm, dẻo dai, nhôm được sử dụng nhiều trong sản xuất các thiết bị và dụng cụ sinh hoạt như nồi, chảo, các đường dây tải điện, các loại cửa, tủ trưng bày, thanh treo màn, bảng treo tường, thang, giường, bàn ghế nhôm,...

Nhôm được sử dụng phổ biến từ các vật dụng đời sống hàng ngày đến công trình xây dựng và hiện nay nhôm cũng đang được nghiên cứu và phát triển để ứng dụng trong y học.

Mong rằng bài viết trên giúp bạn đọc hiểu hơn về tính chất của nhôm và những ứng dụng của nó trong đời sống. Nếu có ý kiến đóng góp hay bất cứ thắc mắc nào cần giải đáp hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn.